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雌雄異熟 科學發現:酪梨樹性別轉換機制基因

科學家早就知道,酪梨樹的生活方式很特別,每棵酪梨樹的花都是雌雄同體( 雙性花),且同時具有雄蕊和雌蕊。酪梨樹開花。(攝影/記者陳秋芬)
科學家早就知道,酪梨樹的生活方式很特別,每棵酪梨樹的花都是雌雄同體( 雙性花),且同時具有雄蕊和雌蕊。酪梨樹開花。(攝影/記者陳秋芬)

文/記者林燕
科學家早就知道,酪梨樹的生活方式很特別,每棵酪梨樹的花都是雌雄同體(雙性花),且同時具有雄蕊和雌蕊。而且,酪梨樹還有一種「雌雄異熟」的開花習性,會在同一天之內切換花朵的性別活躍時間,並依此分為A型和B型兩個品種。

美國科學家的最新研究發現酪梨樹的性別轉換機制基因,這一發現有望幫助育種者更快培育出新品種。

「如果每株植物同時處於雄性和雌性狀態,就不會有花粉交換。」加州大學戴維斯分校進化與生態學教授、論文合作者之一格雷厄姆.庫普(Graham Coop)說,「正是由於這兩種類型能夠交替且同步開出雄花和雌花,酪梨才能在一天中隨時交換和利用花粉。」

酪梨樹開花。酪梨樹開花。(攝影/記者陳秋芬)

這篇發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的研究發現了一個決定酪梨樹開花型別的基因,可以讓育種者不必等到樹長到開花後才能分辨A型或B型,從而可更快進行品種選育。

比如Hass品種的酪梨會上午開雌花,下午開雄花,而Bacon品種的酪梨則相反。所以,農民通常會在果園裡同時種植這兩種類型,以提高授粉成功率。

問題在於,在酪梨樹開花之前,科學家和農民無法分辨它屬於哪一種類型,而這等待過程可能需要長達15年。

研究團隊把不同酪梨品種的葉子冷凍起來並測序DNA,最終鎖定了一個能讓植物發生「性別切換」的基因。

研究團隊表示,這一發現可幫助未來可以更早挑出適合配對的樹,培育出更適應氣候變化、產量也更好的新品種。

為了追蹤性別基因是如何轉換的過程,該研究的主要作者、進化遺傳學家傑弗里.格羅(Jeffrey Groh)和另一位研究人員在酪梨果園中央搭起帳篷,住了幾天。每隔幾個小時,他們就從一棵樹上採集處於不同開放和閉合階段的花朵,保存其中的RNA細胞物質,並檢測「性別基因」變體的情況。結果發現,這種波動與花朵的開放階段保持一致。

「這種我們都很熟悉的植物,竟然表現出如此奇妙而有趣的繁殖行為,真的非常有意思。」格羅說。

酪梨的這種奇特開花模式,自4,200萬年前就一直存在。

但關於酪梨繁殖的疑問可以追溯到20世紀20年代,植物學家斯托特(A.B. Stout)發現酪梨樹存在「每天雌雄角色交替」的現象。

庫普指出,與酪梨關係密切的其他幾十種植物,也擁有同樣的交配系統。他們團隊之前發現核桃和山核桃也會出現交替雌雄角色,不過這些堅果與酪梨沒有很近的親緣關係。◇

植物學家斯托特(A.B. Stout)發現酪梨樹存在「每天雌雄角色交替」的現象。酪梨花。植物學家斯托特(A.B. Stout)發現酪梨樹存在「每天雌雄角色交替」的現象。酪梨花。(攝影/記者陳秋芬)
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